一、硅片企业“拥砂为王”

硅料、硅片、单晶热场材料扩产速度一骑绝尘，目前硅料价格在七八十元一公斤左右徘徊，而碳碳和保温材料的市场价格甚至比生产成本还低了，但是生产单晶坩埚的原材料高纯石英砂的产能和产量远远落后于中国光伏行业的飞速发展。由于生产单晶坩埚的原料高纯石英砂需要从Sibelco(美国Unimin)、挪威TQC、印度进口，而美国Unimin、挪威TQC扩产动力不足，导致了装硅料的单晶坩埚远远不能满足硅片企业的需求。相关专家向小编透漏，2022年至2024年，全球光伏坩埚原料高纯石英砂需求量分别为6.75万吨、8.96万吨、11.00万吨，供需缺口将分别达到0.45万吨、1.36万吨、2.05万吨。由于供需失衡，高纯石英砂价格也是突飞猛进，高纯石英砂价格从2021年3万一吨涨到目前每吨40万元。如今，国产高纯石英砂价格也达到外层12万/吨、中层砂23万/吨、内层砂37万/吨。

那么国产石英砂能替代进口石英砂吗？目前还不能。用来生产单晶坩埚的石英砂需要满足两个条件，一是纯度要达到5N2，二是石英砂中气液包裹体要足够少。虽然国产石英砂纯度可以满足生产单晶坩埚的要求，但是气液包裹体满足不了，比如挪威TQC的气液包裹体小于 5 个/cm2，国产石英砂气液包裹体则达到 了15 个/cm2。如果石英砂中气液包裹体过多，采用该石英砂生产出来的单晶坩埚中也将存在大量气泡，在拉制单晶时，坩埚壁上的石英颗粒就会掉落到硅液中，漂浮的石英颗粒碰到正在等径生长的单晶硅棒的固液界面，从而导致单晶断棱，成为不合格品。简单讲，如果石英砂中气液包裹体过多，生产出来的单晶坩埚使用寿命将大大降低。而气液包裹体的多少，由石英矿品质决定，也没法挑选。

国内虽然气液包裹体少的石英矿石少之又少，但是，在减少石英矿石中气液包裹体的研究方面，国内一批专家获得了长足进步。比如中国科学院合肥物质科学研究院陈建研究员、中国科学院过程工程研究所的王志研究员、昆明理工大学魏奎先教授、湖南工业大学原党委书记侯清麟教授等，他们或采用微波技术或采用冶金选矿技术，减少石英矿石中的气液包裹体，对此技术感兴趣的朋友，欢迎来参加由云南省硅工业工程研究中心主办的2023年第二届中国高纯石英技术研讨会，这些专家将出席本次会议，并做关于高纯石英砂最新技术的报告。

二、合成石英砂技术获得突破

小编知悉的合成石英砂技术主要分为四个方向（当然也有可能有别的技术路线）：

1、将光伏级多晶硅采用特殊工艺磨成硅粉，掺杂等保密技术，再将硅粉氧化成高纯二氧化硅粉，把高纯二氧化硅粉通过特殊工艺造粒，最后在高温下烧结获得可用于单晶坩埚内层的高纯合成石英砂；

2、将高纯四氯化硅与水反应，获得高纯的二氧化硅与HCL气体，对高纯二氧化硅进行掺杂等，再把高纯二氧化硅粉通过特殊工艺造粒，最后在高温下烧结获得可用于单晶坩埚内层的高纯合成石英砂；

3、采用金刚线切割的硅泥作为原材料，掺杂等保密技术，再与水或者空气反应获得高纯二氧化硅粉，其余工艺路线与路线1一样；

4、通过溶胶凝胶工艺生产出合成石英砂，主要用于半导体工艺，价格高达1000多人民币一公斤，这里不做赘述。

之前采用合成石英砂生产出来的单晶坩埚由于纯度太高软化点低，坩埚使用寿命也低；目前，合成石英砂技术获得质的突破，往合成石英砂中掺杂Al杂质后，或者在生产坩埚时做些处理，这样生产出来的单晶坩埚不仅纯度更高，使用寿命也与采用进口石英砂生产的坩埚旗鼓相当。